微弱信号检测装置(B题)

微弱信号检测装置（A题）摘要本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置，用来检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。

该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路和显示电路组成。

其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路和显示电路完成微小信号的检测和显示在液晶屏上。

本系统是以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4053，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号，将该直流信号送入单片机处理后，液晶显示出来。

经最终的测试，本系统能较好地完成微小信号的检测。

关键词：微弱信号强噪声相敏检测1系统方案1.1方案论证与比较1.1.1 微信号检测电路方案一：采用滤波电路检测微小信号，通过滤波电路将微小信号从强噪声中检测出来，但滤波电路中心频率是固定的，而信号的频率是可变的，无法达到要求，所以该方案不可行。

方案二：采用取样积分电路检测小信号，利用取样技术，在重复信号出现的期间取样，并重复N次，则测量结果的信噪比可改善倍，但这种方法取样效率低，不利于重复频率的信号恢复。

方案三：采用锁相放大器检测小信号，锁相放大器由信号通道、参考通道、和相敏检波器等组成，其中相敏检波器（PSD）是锁相放大器的核心，PSD把从信号通道输出的被测交流信号进行相敏检波转换成直流，只有当同频同相时，输出电流最大，具有很好的检波特性。

由于该测试信号的频率是指定的且噪声强、信号弱，正好适合于锁相放大器的工作情况，故选择方案三。

1.1.2移相网络设计因为检测电路选择了锁相放大器，而移相网络是锁相放大器中的一部分，在此进行分析。

方案一：采用全通滤波器模拟移相电路，一阶全通滤波器的移相范围接近180度，所以通过设计两级滤波则可使移相范围达到360度。

方案二：采用数字移相方法，数字移相可以在4个象限内进行0～89°的调节，合起来即实现了0～360°的移相，由集成芯片控制频率和相位预值，如用CD4046锁相环组成。

第六章传感器(本卷满分100分，考试用时90分钟)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1．(2018·杭州高二检测)某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是A．热敏电阻和光敏电阻B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．光敏电阻和驻极体话筒解+析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确。

答案 D2．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解+析题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个条件满足即可，A、C、D错，B对。

答案 B3．如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则图1A．电路中的电流减小，油箱油面降低B．电路中的电流减小，油箱油面升高C．电路中的电流增大，油箱油面降低D．电路中的电流增大，油箱油面升高解+析当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故D项正确。

答案 D4．某仪器内部电路如图2所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)。

当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是图2A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮解+析向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b 与c接触，甲灯亮。

《微弱信号检测》练习题1、证明下列式子：（1）R xx(τ)=R xx(-τ)（2）∣ R xx(τ)∣≤R xx(0)2x(t)x(t-τ)≤x2(t)+x2(t-τ)∣ R xx(τ)∣≤R xx(0)（3）R xy(-τ)=R yx(τ)（4）| R xy(τ)|≤[R xx(0)R yy(0)]2、设x(t)是雷达的发射信号，遇目标后返回接收机的微弱信号是αx(t-τo)，其中α«1，τo是信号返回的时间。

但实际接收机接收的全信号为y(t)= αx(t-τo)+n(t)。

（1）若x(t)和y(t)是联合平稳随机过程，求R xy(τ)；（2）在（1）条件下，假设噪声分量n(t)的均值为零且与x(t)独立，求R xy(τ)。

3、已知某一放大器的噪声模型如图所示，工作频率f o=10KHz，其中E n=1μV，I n=2nA，γ=0，源通过电容C与之耦合。

请问：（1）作为低噪声放大器，对源有何要求？（2）为达到低噪声目的，C为多少？4、如图所示，其中F1=2dB，K p1=12dB，F2=6dB，K p2=10dB，且K p1、K p2与频率无关，B=3KHz，工作在To=290K，求总噪声系数和总输出噪声功率。

5、已知某一LIA的FS=10nV，满刻度指示为1V，每小时的直流输出电平漂移为5⨯10-4FS；对白噪声信号和不相干信号的过载电平分别为100FS和1000FS。

若不考虑前置BPF的作用，分别求在对上述两种信号情况下的Ds、Do和Di。

6、下图是差分放大器的噪声等效模型，试分析总的输出噪声功率。

7、下图是结型场效应管的噪声等效电路，试分析它的En-In模型。

8、R1和R2为导线电阻，R s为信号源内阻，R G为地线电阻，R i为放大器输入电阻，试分析干扰电压u G在放大器的输入端产生的噪声。

9、如图所示窄带测试系统，工作频率f o=10KHz，放大器噪声模型中的E n=μV，I n=2nA，γ=0，源阻抗中R s=50Ω，C s=5μF。

练习：1、一个电阻R=1kΩ，用带宽为500kHz，增益为100dB的放大器进行测量时，输出噪声电压为多少？2、若系统的噪声带宽为100kHz，电阻R=1.0kΩ，问室温T=300K时，产生的热噪声电压是多少？3、计算某电阻R1两端的热噪声电压；当并联另一个电阻R2时，计算两个电阻并联时的热噪声电压均方根值。

其中电阻R1=R2=1.0 kΩ，在温度为290K和10MHz频带内工作。

4、计算RC电路并联输出的热噪声电压。

其中，电阻阻值1M Ω，电容5pF，在室温30℃环境下工作。

5、有一个噪声指数为NI=-20dB的金属膜电阻，在5V直流电压作用下，试求10Hz~1KHz的过剩噪声有效值及过剩噪声功率谱密度。

6、碳膜电阻的阻值为10kΩ，噪声指数NI=-20dB，用在频率范围为10Hz~10KHz的电路中，电阻两端的直流压降为10V，求此电阻产生的总噪声电压。

7、级联噪声系数的计算P728、噪声系数和噪声温度的计算P739、典型的低噪声精密运算放大器OP27的额定值eN=3nV/√Hz，fce=2.7Hz，iN=0.4pA/ √Hz，fci=140Hz。

试估计噪声电压En（0.1~100Hz）。

10、分别从物理角度和数学角度来解释锁定放大器中相关器是如何抑制噪声的？11、已知一个混有强随机噪声的弱正弦信号，试说明如何采用自相关检测的方法对该弱信号进行检测。

12、低噪声放大器设计中有哪几个重要环节？关键是哪一级？并说明如何使放大器噪声特性最佳。

13、在微弱信号检测中，如何正确处理系统的接地干扰？14、锁定放大器有哪几部分组成，它们的功能和特点如何？15、双极型晶体管的噪声主要有哪些？并说明每一种噪声的特点。

16、场效应晶体管的噪声主要有哪些？并说明每一种噪声的特点。

17、当与系统前置放大器连接的传感器不能利用串并联电阻来满足最佳源电阻匹配时，如何使用噪声匹配方法来改变等效输入电阻，达到最佳源电阻匹配？18、锁定放大器中相关器的传输性能及特点？19、锁定放大器的动态范围包括哪些？如何进行动态协调？20、锁定放大器的等效噪声带宽由哪些因素决定？。

浅析微弱信号检测装置设计随着科技的不断发展，微弱信号检测装置的设计越来越重要。

微弱信号检测装置是指能够检测到微弱信号的设备，它可以应用于许多领域，如无线通信、医疗、测量检测等。

本文将从以下几个方面浅析微弱信号检测装置的设计。

一、信号源的选择微弱信号检测装置的设计首先需要选择适当的信号源。

信号源的选择应根据实际需求进行。

一般情况下，信号源有两种，一种是外部信号源，一种是内部信号源。

外部信号源是指信号来源于其他器件，例如放大器、变压器等。

内部信号源是指信号来源于装置本身，例如压电晶体、光电二极管等。

在选择信号源时，需要考虑信号源的稳定性、信号穿透能力、对外界噪声的抑制能力等因素。

二、信号放大器的设计信号放大器是微弱信号检测装置中最重要的一个环节。

它可以将弱信号放大到足以被检测的范围内。

在放大器的设计中，需要注意信号与噪声的比值，以确保放大器不仅可以将信号放大，同时还可以将噪声抑制。

另外，放大器的带宽也是一个需要考虑的因素。

放大器的带宽越宽，就越容易受到外界的干扰。

因此，在设计放大器时，需要权衡带宽和抗干扰能力。

三、滤波器的设计滤波器是一个可以通过滤波器的设计，达到提高微弱信号检测灵敏性的目的。

滤波器可以去掉不需要的信号，同时保留需要的信号。

在设计滤波器时，需要考虑信号的频率范围和滤波器的频率响应。

不同的滤波器具有不同的频率响应特点，可以选择适合自己需求的滤波器。

四、噪声消除的设计噪声是微弱信号检测装置中最严重的问题之一。

在设计中，需要采取措施来抑制或消除噪声。

例如，在设计放大器时，可以采用差分放大器来抵消共模噪声。

另外，也可以通过信号滤波、降噪技术等手段来减少噪声的干扰。

五、环境适应性的设计微弱信号检测装置的工作环境有时会产生干扰。

例如，电磁辐射、温度变化等因素都会影响装置的性能。

因此，在设计时，需要考虑装置的环境适应性。

例如，在设计信号放大器时，可以选择低噪声放大器来提高信噪比。

在选择其他器件时，也需要考虑其适应性。

测井工考试：测井工高级技师历年真题1、单选（江南博哥）系统安全分析法中常用的方法有（）等。

A、事件树和决策树B、事件树和事故树C、事故树和故障树D、危害树和危险树本题答案：B2、单选水平井测井时，快速接头顶部与（）对接。

A、钻杆B、电缆C、仪器串D、“泵下接头”本题答案：D3、单选液压传动是通过（）把发动机的机械能转化为液压能的。

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A、生产准备、现场施工B、设备设施、行车途中、现场施工C、生产通知、设备准备、行车途中、现场施工D、生产准备、设备设施、行车途中、现场施工本题答案：D10、单选通过钻具的起下来实现水平井测井的测井方法是（）。

A、保护套式B、湿接头对接式C、挠性油管输送式D、软连接式本题答案：B11、单选（）是核磁测井现场资料验收的一个重要方向。

A、测井时间的选择B、测井时泥浆的性能C、井温D、测井速度本题答案：D12、单选危害评价按评价方法的特征一般可分为定性评价、定量评价和（）。

浅析微弱信号检测装置设计微弱信号检测装置是一种应用于科研领域以及一些特定行业的重要设备，它可以帮助科研人员以及工程师们检测并分析微弱信号，从而为他们的工作提供重要的数据支持。

在现代科技发展的大背景下，微弱信号检测装置的设计越来越受到重视，其设计的合理性和先进性直接关系到设备的性能表现和使用效果。

本文将从设计原理、关键技术以及设计要点等方面进行浅析，希望能够为相关领域的科研人员和工程师们提供一些参考和帮助。

一、设计原理微弱信号检测装置的设计原理主要是基于信号放大及滤波的技术。

通常情况下，微弱信号往往混杂在大量的背景噪声中，因此需要通过信号放大技术将微弱信号放大至可以被检测的水平。

还需要通过滤波技术将背景噪声滤除，从而使得被检测的信号更加纯净和稳定。

设计一款微弱信号检测装置，关键在于如何合理地运用放大和滤波技术，以及如何平衡放大倍数和信噪比，从而保证信号的真实性和准确性。

二、关键技术1. 信号放大技术信号放大技术是微弱信号检测装置设计中最为核心的技术之一。

通常情况下，采用的放大器有运算放大器，其具有高输入阻抗、低输出阻抗、高放大倍数等优点。

在设计中，需要根据实际需求选择合适的运算放大器，同时要注意防止由于放大器本身的噪声对信号检测的影响。

2. 滤波技术滤波技术是用来滤除背景噪声，增强信号的真实性和稳定性。

常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

在设计中，需要根据待检测信号的频率范围、信噪比要求等因素选择合适的滤波器，同时要注意滤波器的带宽和通频带的选择。

3. 前置放大器设计在设计微弱信号检测装置时，通常需要设计前置放大器，用来对输入信号进行初步放大处理。

前置放大器的设计要注意防止由于不恰当的放大倍数造成的信噪比下降和过载等问题，同时也需要注意前置放大器与后级放大器之间的匹配。

4. 信号采样和AD转换对于模拟信号的处理，通常需要将其进行采样和AD转换，将模拟信号转化为数字信号。

在设计中，需要根据信号频率、采样率等因素选择合适的采样器和AD转换器，同时也要注意采样精度和信噪比的影响。